Effets de la compensation du dopage sur les propriétés électriques du silicium et sur les performances photovoltaïques des cellules à base de silicium solaire purifié par voie métallurgique

par Jordi Veirman

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Mustapha Lemiti.

Soutenue le 27-10-2011

à Lyon, INSA , dans le cadre de École Doctorale des Matériaux (Lyon) , en partenariat avec INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon, UMR5270 (laboratoire) .

Le président du jury était Yves Delannoy.

Le jury était composé de Mustapha Lemiti, Yves Delannoy, Anne Kaminski-Cachopo, Daniel Mathiot, Alain Chantre, Sébastien Dubois, Yvonnick Durand.

Les rapporteurs étaient Anne Kaminski-Cachopo, Daniel Mathiot.


  • Résumé

    Ce travail a pour but de comprendre l’effet de la compensation du dopage sur les performances des cellules photovoltaïques à base de silicium de qualité solaire purifié par voie métallurgique. Après avoir développé la physique des matériaux compensés, l’influence de la compensation a été étudiée à l’échelle de la plaquette. Nous avons mis en évidence une forte réduction non prédite de la mobilité des porteurs. Au contraire, la compensation du dopage s’est avérée bénéfique à la durée de vie volumique. Nous avons précisé les propriétés recombinantes des dopants. L’étude a été transposée à l’échelle de la cellule. Des rendements de 16% ont été obtenus sur des cellules fortement dopées et compensées. La présence de nombreuses associations entre impuretés dopantes et défauts nous a conduits à l’élaboration d’un algorithme permettant de simuler la cinétique de ce type d’association. Enfin, deux techniques innovantes de mesure des teneurs en dopants et en oxygène interstitiel ont été présentées.

  • Titre traduit

    Influence of the dopant compensation on the silicon electronic properties and on the performances of solar grade silicon solar cells


  • Résumé

    This study aims at understanding the influence of the dopant compensation on the performances of solar cells based on solar-grade silicon purified via metallurgical routes. We first detailed the physics of compensated semiconductors. The compensation effects were then studied at the wafer level. We found a sharp unpredicted reduction in carrier mobility at high compensation level. Conversely, the dopant compensation was shown to be very beneficial to the carrier lifetime. We specified the recombination properties of dopants. We then focused on the compensation effects at the solar cell level. We obtained conversion efficiencies of 16% on highly doped and compensated solar cells, revealing the photovoltaic potential of solar-grade silicon. Since numerous association reactions occur between dopants and defects, we built an algorithm in order to simulate the association kinetics of such reactions. Eventually, we presented two innovative characterisation techniques that allow the concentrations of dopants and light elements to be measured.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc’INSA. Bibliothèque numérique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.